Практическое занятие1. Биоиндикаторы и тест-обьекты

Тема 1. Биоиндикаторы

Практическое занятие1. Биоиндикаторы и тест-обьекты

Для объективной оценки загрязнения природного сообщества необходимы адекватные тест-системы и биоиндикаторы, реагирующие на комплекс загрязнителей и пригодные для выявления мутагенного потенциала встречающихся в экосфере загрязнителей. Тест-объекты (test-organism) – организмы, используемые при оценке токсичности химических веществ, природных и сточных вод, почв, донных отложений, кормов и др. Биоиндикаторы – организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых так тесно коррелируют с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки. При выборе биотических индикаторов в качестве критериев используют знания о биологии, биогеографии и экологии организмов, их чувствительность, редкость вида, методические особенности работы с организмами и др. В идеале следует прибегать к «спектрам» биоиндикаторов, которые включают представителей разных трофических уровней и типов питания, различные жизненные формы и стадии развития. Правда, часто оказывается невозможным охватить весь спектр, поэтому обычно берут ограниченное число индикаторов, представляющих разные группы. Биоиндикаторы и тест-объекты должны удовлетворять ряду требований:

– накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов;

– численность тест-организмов должна быть достаточной для отбора, т. е. без влияния на их воспроизводство (редкие и исчезающие виды даже при их высокой чувствительности не могут служить тест-объектами);

–в случае долгосрочных наблюдений предпочтительны многолетние виды;

– биотесты должны быть генетически однородны;

– должна быть обеспечена легкость взятия проб;

– должна реализоваться относительная быстрота проведения тестирования;

– биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов;

– биоиндикаторы должны быть одновозрастными и характеризоваться, по возможности, близкими свойствами;

– диапазон погрешностей измерений (по сравнению с классическими или эталонными методами тестирования) не должен превышать 20-30 %;

– при выборе тест-организмов предпочтение следует отдавать регистрации функциональных, этологических, цитогенетических изменений индикаторных процессов биоты, а не только изменению ее структуры, численности или биомассы, т. к. последние являются более консервативными.

Все биоиндикаторы отличаются по чувствительности. В зависимости от скорости проявления биоиндикаторных реакций выделяют несколько различных типов чувствительности тест-организмов (рисунок 1):

I. Биоиндикатор проявляет спустя определенное время внезапную и сильную реакцию, продолжающуюся некоторое время, после чего перестает реагировать на загрязнитель.

II. Биоиндикатор в течение длительного времени линейно реагирует на воздействие возрастающей концентрации загрязнителя.

III. Биоиндикатор реагирует с момента появления нарушающегося воздействия с одинаковой интенсивностью в течение длительного времени.

IV. После немедленной, сильной реакции у биоиндикатора наблюдается ее затухание, сначала резкое, затем постепенное.

V. Под влиянием загрязнителя реакция биоиндикатора постепенно становится все более интенсивной, однако, достигнув максимума, постепенно затухает.

VI. Реакции и типы неоднократно повторяются, возникает осцилляция биоиндикаторных параметров.

Рисунок 1 – Типы чувствительности биоиндикаторов в зависимости

от развития реакции во времени: Ч – чувствительность, С – стрессор

Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями, изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками (лишайники, хвоя деревьев и др.). Однако с помощью регистрирующих биоиндикаторов не всегда можно установить причины изменений, т. е. факторы, определившие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора.

Накапливающие биоиндикаторы концентрируют загрязняющие вещества в тканях, органах или частях тела, которые в последствии используются для химического анализа (панцири ракообразных, личинок насекомых).

Абсолютные стандарты:

– системы свободные от воздействия поллютантов;

– системы с искусственным исключением действия антропических факторов;

– системы слабо или вовсе не подверженные действию антропических факторов;

– градиенты изменения функций объекта, вплоть до пренебрежимо малого времени воздействия.

Относительные стандарты базируются на:

– корреляции с пространственно-временными изменениями антропических факторов среды;

– установлении эталонных объектов, испытывающих незначительное или известное антропическое воздействие.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие организмы можно использовать в качестве тест-обьектов?

2. Дайте понятие биоиндикаторов.

3. Каким требованиям должны отвечать биоиндикаторы и тест-обьекты? Обоснуйте каждое требование.

4. Рассмотрите рисунок 1 и сделайте вывод о типах чувствительности биоиндикаторов.

5. Каково назначение регистрирующих и накапливающих биоиндикаторов?

6. Сделайте вывод о значимости абсолютных стандартов при биоиндикации.

7. На чем базируются относительные стандарты при биотестировании?